Themenfeld Digitalisierung - aktuelle Projekte
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| 01.12.2016 | 31.05.2021 | 22001815 | Verbundvorhaben: Bewirtschaftung der Fichte im Mittelgebirge unter Berücksichtigung des aktuellen Wachstumsgangs und Risikoabschätzungen (FIRIS); Teilvorhaben 2: Entwicklung von waldbaulichen Ansätzen und Planungsstrategien - Akronym: FIRIS | FIRIS wurde initiiert, um den aktuellen Wachstumsgang der Fichten im thüringisch-sächsischen Mittelgebirgsraum zu beschreiben, eine Risikoabschätzung der Fichtenbestände beider Bundesländer gegenüber biotischen und abiotischen Stressoren durchzuführen, um schließlich eine Synthese waldbaulicher Handlungsoptionen zusammenzutragen. Dies vor dem Hintergrund einer Zunahme der Eintrittswahrscheinlichkeit funktionaler Störungen der Waldkontinuität, die in Zusammenhang zum Klimawandel sowie einer ungünstigen Alters- und Höhenstruktur der Wälder beider Bundesländer zu sehen ist. Die methodischen Ansätze umfassten besonders die Analyse echter Zeitreihen, BWI-Daten und Fernerkundungsdaten. Auf die Auswertung von Fernerkundungsprodukten wurde dabei aus Gründen der Datenhomogenität und Datenaktualität besonderes Augenmerk gelegt. Die so generierten Fernerkundungsprodukte bildeten für sich abgeschlossenen Ergebnisse, stellten aber auch die Datenbasis weiterer Analyseschritte dar. Damit liefert FIRIS nicht nur theoretische Grundlagenforschung des Waldwachstums, sondern auch praktische Risikoeinschätzungen, die etwa die Vordringlichkeit von Pflege, Waldumbau und damit die finanzielle Planung der Landesforstbetriebe beeinflussen. | Die Auswertung von Jahrringzeitreihen zeigte eine deutliche Feuchtigkeitslimitierung der Standorte unterhalb von ca. 600 m üNN und eine Temperaturlimitierung der Standorte oberhalb von 600 m üNN. Die erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit in Zusammenhang mit extremer Trockenheit der Bestände unterhalb von 600 m üNN kann damit gestützt werden. Die wachstumsbeeinflussenden Faktoren und deren Interaktionen wurden über ein Regressionsmodell (boosted regression) eruiert und besonders unterschiedliche Bodenarten zeigten einen starken Effekt auf den dekadischen Höhenzuwachs der untersuchten BWIFichtenstichprobenpunkte. Sowohl die Radialzuwächse als auch BWI-basierten Höhenzuwächse wurden zur Standort-Leistungsmodellierung genutzt. Für ersteres wurde ein Generalisiertes Additives Modell angewendet, welches die Radialzuwächse allein über Witterungscovariablen modelliert. Zur Abschätzung der Prädisposition gegenüber biotischen und abiotischen Kalamitäten über das sogenannten PAS-System (Prediposition Assessment System) wurden unterschiedlich raum-zeitlich aufgelöste standörtliche- und bestandes-charakterisierende Variablen miteinander verschnitten. Aufgrund der starken Datenheterogenität und unterschiedlichen Datenaktualität wurde der polygonbasierte PAS-Ansatz in ein rasterbasiertes System überführt. Hierzu wurden Fernerkundungsprodukte in die PAS-Berechnungen einbezogen. Als Grundlage dazu wurde eine multitemporale, Sentinel2-basierte Baumartenklassifikation für beide Bundesländer erstellt. Die Auswertung der Sentinel2-Szenen erlaubte zudem eine Abschätzung der Baumvitalität und Kalamitätsdetektion. Zudem wurden ALS-LiDAR Daten zur Abschätzung von Bestandesvorräten und zur Klassifikation der Bestandesschichtikeit genutzt. Letzteres spielt in der Risikobewertung, Verjüngungsplanung und Pflegedringlichkeitspriorisierung eine entscheidende Rolle in der forstlichen Praxis. | Ralf Wenzel Tel.: +49 3621 225-318 ralf.wenzel@forst.thueringen.de ThüringenForst - Anstalt öffentlichen Rechts - Forstliches Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha Jägerstr. 1 99867 Gotha | X |
| 01.04.2019 | 31.08.2022 | 22013317 | Verbundvorhaben: Charakterisierung des Zustandes sowie kurzfristiger Veränderungen der oberirdischen Biomasse sowie der Kohlenstoffbindung mit Hilfe von UAV Technologie in Wäldern am Beispiel des Flachlands in Bayern; Teilvorhaben 1: Vorbereitung & Koordinierung UAV-Befliegung, Auswertung für Kohlenstoffinventur - Akronym: BY-CS-UAV | Im Projekt BY-CS-UAV wurde eine neue Methodik entwickelt, um die Schätzungen der Waldbiomasse aus traditionellen Kohlenstoffinventuren effizienter und kostengünstiger in kürzeren Zeitintervallen als die traditioneller Inventuren fortzuschreiben. Dazu wurde die Kohlenstoffinventur der Wälder Südbayerns aus dem Jahr 2017 (CI 2017) für das Jahr 2019 aktualisiert. Der Ausgangspunkt dafür war der im Flachland Südbayerns liegende Teil des Inventurnetzes der Kohlenstoffinventur 2017 des Bundes (CI 2017) mit insgesamt 152 Trakten und 362 Traktecken zwischen Donau und Alpen. Jeder Trakt besteht nach Vorgabe der Aufnahmeanweisung der Bundeswaldinventur bzw. der Kohlenstoffinventur aus einem Quadrat mit 150 m Seitenlänge. Für die CI 2017 Inventur wurden an jeder bewaldeten Traktecke mithilfe der Winkelzählprobe Probebäume ausgewählt. Die Trakte wurden mit Drohnen beflogen und aus den Drohnendaten Orthomosaike und Höhenmodelle berechnet. Durch Kombination der daraus abgeleiteten digitalen Oberflächenmodelle der aktuellen Baumkronen und den terrestrisch aufgenommenen Daten der CI 2017 wurden abgängige Bäume detektiert. Der Zuwachs verbleibender Bäume während des gegebenen Zeitraums wurde durch Verrechnung von Zuwachsprozenten, abgeleitet aus Differenzen der Bundeswaldinventuren 3 und 2 ermittelt. Der Einwuchs neuer Bäume in das Probeverfahren der CI 2017 (Winkelzählprobe) wurde für das Jahr 2019 durch ein statistisches Modell realisiert. Für den Totholzzerfall der Baumstümpfe wurde im Rahmen des Projektes ebenfalls ein entsprechendes Modell entwickelt. Die auf Einzelbaumebene geschätzten Dimensionsparameter ermöglichten eine Hochrechnung auf Basis der Methoden der BWI3 und CI 2017. Zur Evaluierung der Wirtschaftlichkeit des gesamten Ansatzes im Vergleich zu terrestrischen Erhebungen wurde bei den UAV-Aufnahmen parallel dazu eine begleitende Zeitstudie durchgeführt. | In diesem Projekt wurden Orthomosaike und normalisierte digitale Oberflächenmodelle (nDOMs) für 152 Trakte der Kohlenstoffinventur aus dem Jahr 2017 (CI 2017) in Südbayern generiert. Zur Datenprozessierung wurde eine Methodik entwickelt, um die Orthomosaike und nDOMs aus Drohnendaten zu berechnen. Dazu stehen nun Programme in der Programmiersprache Python für die semi-automatisierte Verarbeitung der Drohnendaten zur Verfügung. Weiterhin wurde ein Modell zur Berechnung des Einwuchses neuer Bäume in das Probeverfahren der CI 2017 (Winkelzählprobe) durch ein statistisches Modellrealisiert, sowie ein Modell zur Berechnung der Totholzzersetzung von Baumstümpfen der gefällten Bäume. Beide Modelle wurden als das neuentwickelte Softwarepaket ingrowth in der Programmiersprache R implementiert. Die erzeugten Daten wurden dazu verwendet mithilfe statistischer Methoden der BWI3 und CI 2017 eine Schätzung der oberirdischen Biomasse zu erhalten. Die Ergebnisse der Hochrechnung deuten auf einen tendenziellen, allerdings nicht signifikanten Anstieg der Kohlenstoffspeicherung im Wald in dieser Region zwischen den Jahren 2017 und 2019 hin. | Dr. Hans-Joachim Klemmt Tel.: +49 8161 4591-201 hans-joachim.klemmt@lwf.bayern.de Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft (LWF) Hans-Carl-von-Carlowitz-Platz 1 85354 Freising | X |
| 01.07.2019 | 31.03.2023 | 22015518 | Verbundvorhaben: Adaptives Risikomanagement in trockenheitsgefährdeten Eichen- und Kiefernwäldern mit Hilfe integrativer Bewertung und angepasster Schadschwellen; Teilvorhaben 2: Kommunikation, Transfer und Stakeholder-Partizipation im Waldschutzrisikomanagement - Akronym: ARTEMIS | Das Verbundvorhaben wird getragen durch die Zusammenarbeit der in der Bezugsregion tätigen forstlichen Forschungsanstalten als Mittler zwischen praxisnaher Vorlaufforschung und Waldbesitzern. Zur Definition der vielfältigen auch von Waldschutzentscheidungen abhängigen Leistungsansprüche an den Wald, einschließlich der Nutzungsansprüche, werden Stakeholder eingebunden. So sollen neuartige regional differenzierte und anpassungsfähige Entscheidungshilfen für das Waldschutzrisikomanagement erarbeitet werden. Die Inhalte sind repräsentativ für gegenüber Trockenheit und biotischen Schäden exponierte Eichen- und Kiefernwälder von Südwest- bis Nordostdeutschland. Für Insekten mit Massenwechselpotenzial sollen Monitoring und Schadprognosen als Grundlage von Entscheidungen über den flächigen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln (PSM) bewertet werden. Ziel ist die Definition flexibler Schadschwellen, die die Vielfalt der Waldfunktionen reflektieren und, auf detaillierte Konsequenzanalysen aufbauend, zukünftig an sich ändernde gesellschaftliche Anforderungen angepasst werden können. Das Teilvorhaben stützt sich auf Langzeit-Waldschutzdatenbanken des LFE sowie neue, den Anforderungen des Klimawandels folgend auf Witterungsparameter aufbauende Populationsdynamikmodelle. Aus waldfunktionsabhängigen Schadprognosen wird das regionalspezifische Schadpotenzial in ökologischen, sozialen und ökonomischen Dimensionen hergeleitet, das als Kriterium für den PSM-Einsatz an Stelle der bisher pauschal gültigen Schadschwelle "Bestandesverlust" treten soll. Es entsteht ein Katalog für ein regional spezifisches Waldschutzmanagement für die betrachteten Schadinsekten von Kiefer und Eiche, einschließlich "best practice" Referenzen als Grundlage für eine bundesweite Anpassung dieser Verfahren. | Holger Seidler Tel.: +49 33432-824081 holger.seidler@agrathaer.de agrathaer GmbH Eberswalder Str. 84 15374 Müncheberg | ||
| 01.01.2020 | 31.12.2023 | 22019517 | Verbundvorhaben: Anwendung von Pflanzenschutzmitteln im Forst - Situationsanalyse und Erweiterung wissenschaftlicher Grundlagen für die Nutzen-Risiko-Bewertung; Teilvorhaben 1: Erstellung einer Plattform zur Darstellung von Risiken und Nutzen verschiedener Insektizid-Applikationsszenarien sowie Nichtanwendung - Akronym: AWANTI | Ziel des Vorhabens ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen zur Bewertung der Risiken und des Nutzens der Anwendung und Nichtanwendung von Pflanzenschutzmittel (PSM) im Forst, unter Berücksichtigung der aktuellen rechtlichen Rahmenbedingungen (Auflagen, Anwendungsbestimmungen, Genehmigungsvoraussetzungen), zu verbessern und einen Beitrag zur transparenten und wissenschaftsbasierten Risiko- und Nutzenbewertung zu leisten. Dabei wird ein besonderer Schwerpunkt auf die Ausbringung von Insektiziden per Luftfahrzeug gelegt. | Dr. Hella Kehlenbeck Tel.: +49 33203 48-260 hella.kehlenbeck@julius-kuehn.de Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Strategien und Folgenabschätzung Stahnsdorfer Damm 81 14532 Kleinmachnow | ||
| 01.07.2019 | 31.05.2023 | 22020618 | Verbundvorhaben: Adaptives Risikomanagement in trockenheitsgefährdeten Eichen- und Kiefernwäldern mit Hilfe integrativer Bewertung und angepasster Schadschwellen; Teilvorhaben 4: Waldschutzrisikomanagement mit variablen Schadschwellen für ausgewählte Bestandsschädlinge der Eiche in Süddeutschland - Akronym: ARTEMIS | Das Verbundvorhaben wird getragen durch die Zusammenarbeit der in der Bezugsregion tätigen forstlichen Forschungsanstalten als Mittler zwischen praxisnaher Vorlaufforschung und Waldbesitzern. Zur Definition der vielfältigen auch von Waldschutzentscheidungen abhängigen Leistungsansprüche an den Wald, einschließlich der Nutzungsansprüche, werden Stakeholder eingebunden. So sollen neuartige regional differenzierte und anpassungsfähige Entscheidungshilfen für das Waldschutzrisikomanagement erarbeitet werden. Die Inhalte sind repräsentativ für gegenüber Trockenheit und biotischen Schäden exponierte Eichen- und Kiefernwälder von Südwest- bis Nordostdeutschland. Für Insekten mit Massenwechselpotenzial sollen Monitoring und Schadprognosen als Grundlage von Entscheidungen über den flächigen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln (PSM) bewertet werden. Ziel ist die Definition flexibler Schadschwellen, die die Vielfalt der Waldfunktionen reflektieren und, auf detaillierte Konsequenzanalysen aufbauend, zukünftig an sich ändernde gesellschaftliche Anforderungen angepaßt werden können. Das Teilvorhaben der LWF beinhaltet Artenspektrum, Populationsdynamik und Gradationsgebiet der Eichenschadgesellschaft und stützt sich auf die Zusammenführung vorhandenen Datenmaterials aus Monitoring und Schadensanalysen sowie gezielte Aufnahmen im Rahmen einer aktuellen großflächigen Schwammspinner-Massenvermehrung und der in diesem Zusammenhang erfolgenden PSM-Einsätze. Aus waldfunktionsabhängigen Schadprognosen wird das regionalspezifische Schadpotenzial in ökologischen, sozialen und ökonomischen Dimensionen hergeleitet, das als Kriterium für den PSM-Einsatz an Stelle der bisher pauschal gültigen Schadschwelle "Bestandesverlust" treten soll. Es entsteht ein Katalog für ein regional spezifisches Waldschutzmanagement für die betrachteten Schadinsekten von Kiefer und Eiche, einschließlich "best practice" Referenzen als Grundlage für eine bundesweite Anpassung dieser Verfahren. | Im Rahmen des Teilprojektes wurden folgende Ergebnisse erzielt: • Kahlfraß durch phyllophage Schmetterlingsraupen kann akute oder langjährige chronische Schadverläufe nach sich ziehen, die von Vitalitätseinbußen mit anschließender Erholung der Bäume bis zur Auflösung ganzer Eichenbestände reichen. • Die stufigen Überwachungs- und Prognoseverfahren für die Eichenfraßgesellschaft erfüllen die Zielsetzung als Entscheidungsgrundlage für den situationsgerechten Einsatz von Pflanzenschutzmitteln. Im Zuge von Kimawandel, veränderten Ansprüchen an den Wald und pflanzenschutzrechtlichen Einschränkungen sind aber Anpassungen erforderlich. Als zusätzliche Komponenten wurden ein Verfahren zur erweiterten Schadensprognose und ein routinemäßiges Vitalitätsmonitoring für Eichenbestände entwickelt und in die Praxis eingeführt. • Die Prüfung der im Untersuchungsgebiet 2018-2020 erfolgten Pflanzenschutzmaßnahmen ergab eine hohe Effizienz beim Schwammspinner, für den Eichenprozessionsspinner war aufgrund der zweifachen Schadwirkung des Insekts durch Fraß und Gesundheitsgefährdung das zugelassene Verfahren nur eingeschränkt wirksam. • Die Eichenschäden nach Kahlfraß durch Schwammspinner (2018-2020) und/oder Trockenstreß (2015-2022) wurden aufgenommen und ein Bewertungsverfahren für die Schädigung von Einzelbäumen und Waldbestand entwickelt. • Die Verursacher der Folgeschäden nach Fraß/Trockenheit wurden hinsichtlich ihrer Bedeutung für die weitere Entwicklung untersucht. Eine wesentliche Rolle spielen rindenbrütende Käferarten (Prachtkäfer und Eichensplintkäfer) sowie Standort und Wasserversorgung. • Die Möglichkeit einer großflächigen Einschätzung von Schadentwicklungen mittels Luftbildanalyse ist gegeben, bedarf aber weiterer Entwicklung und einer Automatisierung der Auswertung • Für die angestrebte Flexibilisierung von Schadschwellen wurden die wesentlichen Eingangsparameter zusammengestellt, die als Basis für eine Entscheidung über erforderliche Maßnahmen dienen. | Dr. Dr. habil. Gabriela Lobinger Tel.: +49 8161 71-4902 gabriela.lobinger@lwf.bayern.de Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft (LWF) Hans-Carl-von-Carlowitz-Platz 1 85354 Freising | |
| 01.07.2019 | 31.03.2023 | 22024118 | Verbundvorhaben: Adaptives Risikomanagement in trockenheitsgefährdeten Eichen- und Kiefernwäldern mit Hilfe integrativer Bewertung und angepasster Schadschwellen; Teilvorhaben 3: Fernerkundung als Unterstützung eines Waldschutzrisikomanagements mit variablen Schadschwellen für Schädlinge der Kiefer - Akronym: ARTEMIS | Das Verbundvorhaben wird getragen durch die Zusammenarbeit der in der Bezugsregion tätigen forstlichen Forschungsanstalten als Mittler zwischen praxisnaher Vorlaufforschung und Waldbesitzern. Zur Definition der vielfältigen auch von Waldschutzentscheidungen abhängigen Leistungsansprüche an den Wald, einschließlich der Nutzungsansprüche, werden Stakeholder eingebunden. So sollen neuartige regional differenzierte und anpassungsfähige Entscheidungshilfen für das Waldschutzrisikomanagement erarbeitet werden. Die Inhalte sind repräsentativ für gegenüber Trockenheit und biotischen Schäden exponierte Eichen- und Kiefernwälder von Südwest- bis Nordostdeutschland. Für Insekten mit Massenwechselpotenzial sollen Monitoring und Schadprognosen als Grundlage von Entscheidungen über den flächigen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln (PSM) bewertet werden. Ziel ist die Definition flexibler Schadschwellen, die die Vielfalt der Waldfunktionen reflektieren und, auf detaillierte Konsequenzanalysen aufbauend, zukünftig an sich ändernde gesellschaftliche Anforderungen angepasst werden können. Das Teilvorhaben stützt sich auf Langzeit-Waldschutzdaten des Waldschutzmeldewesens Mecklenburg-Vorpommerns sowie neue Fernerkundungsverfahren, die im Rahmen des Projektes in der Praxis erprobt werden. Aus waldfunktionsabhängigen Schadprognosen wird das regionalspezifische Schadpotenzial in ökologischen, sozialen und ökonomischen Dimensionen hergeleitet, das als Kriterium für den PSM-Einsatz an Stelle der bisher pauschal gültigen Schadschwelle "Bestandesverlust" treten soll. Es entsteht ein Katalog für ein regional spezifisches Waldschutzmanagement für die betrachteten Schadinsekten von Kiefer und Eiche, einschließlich "best practice" Referenzen als Grundlage für eine bundesweite Anpassung dieser Verfahren. | Anne Clasen Tel.: +49 385 6700-0 anne.clasen@lfoa-mv.de Landesforst Mecklenburg-Vorpommern Anstalt des öffentlichen Rechts Fritz-Reuter-Platz 9 17139 Malchin | ||
| 01.08.2019 | 28.02.2023 | 22031118 | BIMwood - Entwicklung von Building Information Modeling basierten Lösungen für projektbezogene Kooperation in der Wertschöpfungskette vorgefertigter Holzbauten - Akronym: BIMwood | Das Forschungsprojekt BIMwood befasst sich mit der Entwicklung von Building Information Modeling basierten Lösungen für projektbezogene Kooperationen bei der Planung vorgefertigter Holzbauten. Ein wichtiger Impulsgeber für die Digitalisierung im Bauwesen ist Building Information Modeling (BIM). Der Begriff "Construction 4.0" wird in der Baubranche verwendetet analog zu "Industrie 4.0" und basiert auf der Digitalisierung der Bauwirtschaft einerseits und der Industrialisierung der Bauprozesse andererseits . Diese Themen werden im Bereich der Fertigung vorgefertigter Holzbauten partiell, aber noch nicht durchgängig in einer digitalen Kette umgesetzt. Die Produktion ist geprägt von einem hohen Grad der Off-Site-Fertigung. Ein Hindernis stellt der nicht standardisierte Datenaustausch zwischen den beteiligten Planenden und dem Austausch mit dem ausführenden Unternehmen dar, der mit hohem Informationsverlust und Mehrarbeit verbunden ist. Der vorgefertigte Holzbau weist eine hohe Anzahl an vielschichtigen Bauteilaufbauten auf, die zu einem höheren Komplexitätsgrad der Bauweise im Vergleich zu mineralischen Bauweisen führen. Bislang ist der Einsatz von BIM vorwiegend auf die (Planungs-)Prozesse des mineralischen Bauens abgestimmt und berücksichtigt die spezifischen Anforderungen des vorgefertigten Holzbaus nicht. Der höhere Komplexitätsgrad der Bauteilaufbauten und das Prinzip der Vorfertigung verlangen bereits in frühen Planungsphasen Entscheidungen und Festlegungen, welche geometrischen und alphanumerischen Informationen zu welchem Zeitpunkt in das semantische Datenmodell eines Holzbauprojekts einfließen. In BIMwood werden diese komplexen Anforderungen und Zusammenhänge analysiert, zusammengefasst und konkrete Lösungsvorschläge erarbeitet. | BIMwood führt zunächst die besonderen Anforderungen des vorgefertigten Holzbaus an und entwickelt im weiteren Schritt Lösungsansätze für unterschiedliche Themenfelder eines holzbauspezifischen BIM Prozesses. Die Erarbeitung des BIMwood Referenzprozesses erfolgt analog der etablierten Planungsphasen auf Grundlage eines simulativen Methodenansatzes unter Betrachtung von zwei Ebenen: die deskriptive Ebene beschreibt die strukturierten multidisziplinären Daten, die prozessuale Ebene beschreibt die Austauschprozesse im Kontext der zugewiesenen Rollen und Verantwortlichkeiten. Ergänzend werden Grundlagen für das Erstellen der 3D Fachmodelle hinsichtlich geometrischer Anforderungen erarbeitet (Modellierung) sowie die Anforderungen an die Modelle bezüglich der notwendigen Daten in den Bauteilen geklärt. Die vorgeschlagenen Lösungen bieten somit die Grundlage für die Erarbeitung einer Umsetzungsstrategie in einem realen Projekt zur Verbesserung des Datenaustauschs zwischen Planern und Ausführenden und schließt die Prozesskette von der Planung bis zur Fertigung. | Prof. Dr.-Ing. Frank Petzold Tel.: + 49 8928922172 petzold@tum.de Technische Universität München - Fakultät für Architektur - Professur für Entwerfen und Holzbau Arcisstr. 21 80333 München | X |
| 01.01.2020 | 31.12.2022 | 22042318 | T2O2-Regelung - Entwicklung und Dauererprobung einer vermarktungsfähigen Verbrennungsregelung zur Schadstoffminderung und Effizienzerhöhung in freistehenden Raumheizern nach DIN EN 13240 - Akronym: T2O2-Regelung | Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll ein bereits bestehendes Regelsystem, welches auf der Grundlage der Energiebilanzmethode, die sogenannte T2O2-Regelung, basiert und bereits im Rahmen von vorangegangenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten entwickelt wurde, für den Einsatz in Einzelraumfeuerungsanlagen nach DIN EN 13240 bis zur Marktreife weiterentwickelt werden. Hierfür soll im Unterauftrag mit der Sabo Elektronik GmbH, welche das bisher auf einer SPS basierende Regelsystem auf einen geeigneten Mikrocontroller übertragen soll, der Firma Kutzner + Weber GmbH als potentieller Systemlieferant sowie mit der Firma Wodtke GmbH und der Firma Hase Kaminofenbau GmbH als Feuerungsanlagenhersteller eng zusammengearbeitet und das Regelsystem in der Praxis, durch den Einsatz in realen Raumheizern, dauererprobt werden. Die Weiterentwicklungen des Regelsystems sollen sich speziell auf Raumheizer für feste Brennstoffe nach DIN EN 13240 beziehen. Als Grundlage für eine erfolgreiche Zulassung und Vermarktung des Regelsystems ist es außerordentlich wichtig, dass die Weiterentwicklungen im Praxisbetrieb für reale Anwendungen d. h. in Haushalten beim Endkunden, über mindestens zwei Heizperioden dauererprobt werden. Das Hauptziel dieses Forschungsvorhabens besteht darin, dass das Regelsystem im Anschluss an die durchzuführenden Weiterentwicklungs- und Optimierungsarbeiten eine Marktreife erlangt, sodass nach Abschluss des geplanten Forschungsvorhabens ein vermarktungsfähiges Produkt angeboten werden kann. | Dr.-Ing. Mohammadshayesh Aleysa Tel.: +49 711 970-3455 mohammadshayesh.aleysa@ibp.fraunhofer.de Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) Nobelstr. 12 70569 Stuttgart | X | |
| 01.10.2019 | 30.06.2023 | 2218WK27X5 | Die Rolle von Wald und Holz im Klimawandel und für den Klimaschutz - Innovatives Lehrprojekt zur Förderung handlungsrelevanter Kompetenzen - Akronym: WaldKlimaLehrpfade | Zur Erreichung der Projektziele werden Lehramtsstudierende und Lehrkräfte als Multiplikatoren, als auch Schüler*innen und Bürger*innen als Zielgruppen definiert und bzgl. des Themas Wald und Klima bundesweit adressiert und sensibilisiert. Durch die Nutzung zielgruppenspezifischer und partizipatorischer Lehr- und Lernformate werden handlungsrelevante Kompetenzen bei den definierten Zielgruppen gefördert sowie die Lehrkräfte in Bezug auf die Vermittlung von dafür notwendigem Wissen und Kompetenzen professionalisiert und zur Teilhabe aktiviert. Lehramtsstudierende der Biologie und Geographie werden in verschiedenen neu konzipierten, praxisorientierten und interdisziplinären Lehrveranstaltungen für die Wald und Klima Thematik und die damit verbundenen bestehenden Herausforderungen ausgebildet. Die Sensibilisierung von Lehrkräften erfolgt in Form von Lehrerfortbildungen, Lehrerinformationsmaterialien und fertig ausgearbeiteten Unterrichtsbausteinen. Hierbei werden die im Schulalltag bestehenden Hürden, weshalb die betreffende Thematik bisher nicht oder kaum Lehrgegenstand gewesen ist und Naturerfahrungen selten geboten werden, aufgegriffen. Als Lösungsansatz werden Lehrpfade zum Themenkomplex Wald und Klima sowie Klimawandel entwickelt. Diese Lehrpfade werden modular aufgebaut und flexibel einsetzbar sein. Einzelne Lehrpfad-Module können für jede Schule entsprechend ihrem Schulumfeld, dem geplanten Unterrichtsumfang und der Altersstufe zu einem individuellen Lehrpfad zusammengestellt werden. Da die Lehrpfade in der unmittelbaren Schulumgebung installiert und umgesetzt werden, werden regelmäßige Draußen-, d. h. Naturerfahrungen, für die Schüler*innen ermöglicht. Die Lehrpfade werden über eine Projekt-Homepage mit entsprechender Filterfunktion beziehbar bzw. zusammenstellbar sein. Zuvor sollen die modularen Lehrpfade an drei modellhaften Schulen mit unterschiedlichen Standortansprüchen im Raum Köln getestet und evaluiert werden. | Prof. Dr. Kirsten Schlüter Tel.: +49 221 470-1894 kirsten.schlueter@uni-koeln.de Universität zu Köln Albertus-Magnus-Platz 50931 Köln | X | |
| 01.03.2019 | 31.10.2022 | 2219NR020 | ForestValue: AVATAR: Advanced Virtual Aptitude and Training Application in Real Time; Teilvorhaben 1: Umsetzung eines Systemansatzes für Harvester und Forwarder Interaktion - Akronym: AVATAR | Ein digitales Coaching-, Assistenz- und Feedback-System soll Produktivität und Arbeitszufriedenheit von Forstmaschinenführern bei verringerter mentaler Belastung verbessern und die Ausbildung von Nachwuchskräften attraktiver und effizienter gestalten. Damit soll ein wesentlicher Beitrag geleistet werden, Wertschöpfung und Ressourcenausnutzung im Sinne einer nachhaltigen und wettbewerbsfähigen europäischen Bio-Ökonomie zu steigern. Teilvorhaben 1: Umsetzung eines Systemansatzes für Harvester und Forwarder Interaktion Die Arbeitsproduktivität von Kranvollerntern wird weitgehend durch Bestandesbedingungen und Geländeausformung bestimmt. Dagegen wird die Produktivität von Kranrückezügen maßgeblich von der Ausführung der Holzernte einschließlich der Ablage der Rundholzabschnitte an der Rückegasse bestimmt. Daher sind neben der Rückedistanz insbesondere die Ladebedingungen im Bestand, die Vorkonzentration einzelner Sortimente, die Ablageseite der Abschnitte an der Rückegasse sowie die gebündelte Ablage von Abschnitten wesentliche Faktoren für die Dauer der Ladefahrt und damit für den Zeitbedarf eines Rückezyklus. Ziel dieses Teilvorhabens ist es daher, technische Lösungen für eine intensive Interaktion zwischen den Forstmaschinenführern des Kranvollernters und des Kranrückezuges zu entwickeln. Diese sollen zum einen einen Echtzeitaustausch erfolgsbestimmender Informationen zwischen den Forstmaschinenführern gewährleisten, zum anderen soll die Effizienz der Rückezyklen durch verbesserte Vorkonzentration von Rundholzabschnitten durch den Kranrückezug gesteigert werden. | Prof. Dr. Dirk Jaeger Tel.: +49 551 39-23571 dirk.jaeger@uni-goettingen.de Georg-August-Universität Göttingen - Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie - Burckhardt-Institut - Abt. Arbeitswissenschaft und Verfahrenstechnologie Büsgenweg 4 37077 Göttingen | X | |
| 01.03.2019 | 31.10.2022 | 2219NR022 | ForestValue: AVATAR: Advanced Virtual Aptitude and Training Application in Real Time; Teilvorhaben 2: Entwurf des Rahmens für einen digitalen Coach - Akronym: AVATAR | In Europa werden jedes Jahr mehr als 400 Millionen m3 Holz geerntet. Moderne Holzerntemaschinen gestalten den Holzernteprozess weitaus rationeller als bei der konventionellen motormanuellen Holzernte mittels Motorsäge. Diese sogenannten Cut-to-length-Systeme (CTL) erfassen bei der technischen Holzproduktion detaillierte Daten über jeden Baum. Diese Daten gewinnen zunehmend an Bedeutung für ihre Nutzung außerhalb des eigentlichen Produktionsprozesses als Basis für die nachhaltige Bewirtschaftung der europäischen Wälder. Allerdings erfordert die Bedienung dieser Spezialmaschinen eine fachbezogenen Aus- oder Weiterbildung mit langwierigen, intensiven Übungen, damit die erforderlichen Kenntnisse und Fähigkeiten erlangt werden. Die Übungsdauer beträgt in der Regel ein Jahr bis die Übungsschwelle und bis zu drei Jahren bis die volle Leistungsfähigkeit erreicht wird. Dennoch weisen Absolventen aktueller Ausbildungsprogramme und selbst Maschinenführer mit langjähriger Erfahrung Produktivitätsunterschiede von bis zu 40% auf. Um den Ausbildungs- und Übungsprozess wirksamer zu gestalten und auch bei routinierter Maschinenbedienung ein hohes Leistungsniveau zu sichern, werden im Projekt neue Coaching-, Assistenz- und Feedback-Systeme für Neueinsteiger und erfahrene Führer von Holzernte- und Holzrückemaschinen entwickelt. Diese sollen dem Forstmaschinenführer eine Eigenkontrolle seiner Leistungsfähigkeit ermöglichen, ihm außerdem Verbesserungsbereiche aufzeigen und im laufenden Betrieb Hilfestellung geben. Methoden der Kognitionswissenschaft werden angewendet, um gezieltes Feedback in geeigneten Formaten und zu optimalen Zeitpunkten bereitzustellen, die die Wahrnehmung und das Verständnis des Bedieners fördern und ihn zu ausgewogeneren Arbeitsmethoden und -techniken anleiten. Dadurch trägt das Projekt zur Effizienzsteigerung, einer verbesserten Nutzung der Holzressourcen und zur Gestaltung eines besseren und sichereren Arbeitsplatzes bei. | PD Dr. Gerhard Rinkenauer Tel.: +49 231 1084-374 rinkenauer@ifado.de Forschungsgesellschaft für Arbeitsphysiologie und Arbeitsschutz e.V. - Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) Ardeystr. 67 44139 Dortmund | X | |
| 01.03.2019 | 31.10.2022 | 2219NR032 | ForestValue: AVATAR: Advanced Virtual Aptitude and Training Application in Real Time; Teilvorhaben 3: Prototyp Realisierung des digitalen Coaches mit Potenzialanalyse - Akronym: AVATAR | Ein digitales Coaching-, Assistenz- und Feedback-System soll Produktivität und Arbeitszufriedenheit von Forstmaschinenführern bei verringerter mentaler Belastung verbessern und die Ausbildung von Nachwuchskräften attraktiver und effizienter gestalten. Damit soll ein wesentlicher Beitrag geleistet werden, Wertschöpfung und Ressourcenausnutzung im Sinne einer nachhaltigen und wettbewerbsfähigen europäischen Bio-Ökonomie zu steigern.Das übergeordnete Ziel dieses Arbeitspakets, besteht darin, die in den Arbeitspaketen 2 und 3 entwickelten Systeme zu testen und zu bewerten und Empfehlungen für die zukünftige Entwicklung und Implementierung einer Bedienerschnittstelle mit optimalem Zeitpunkt der Feedback-Interpretation (aus Arbeitspaket 5) für die Entscheidungsunterstützung zu geben. Ziel 6.1: Der Prototyp des digitalen Coaches wird in Forstmaschinen in Deutschland und Skandinavien integriert und auch als Testumgebung in den Simulatoren des FBZ eingesetzt. Bei der Bewertung der Anwendungsfälle wird die Verbesserung der Logistikkette Wald-Holz durch die Pilotfälle kritisch bewertet. Darüber hinaus zeigt die Bewertung der Interessengruppen und der Nutzer der Piloten, wie gut das Projekt die Marktanforderungen erfüllt, was für alle am Projekt beteiligten Partner von entscheidendem Interesse ist Ziel 6.2: Der Ansatz des Projektkonsortiums in Bezug auf Schulungen besteht darin, sicherzustellen, dass das erworbene Wissen von den Nutzern optimal angewendet werden kann. Das Forstliche Bildungszentrum in Nordrhein-Westfalen bietet dazu optimale Voraussetzungen. Es werden mit Hilfe moderner Simulationstechnik und Echtmaschinen permanent Schulungen für Bediener von Forstmaschinen durchführt. Man bietet diese Kurse nicht nur auf nationaler Ebene, sondern auch auf internationaler Ebene an. (Es bestehen beispielsweise Kooperationen mit der Schweiz). | Thilo Wagner Tel.: +49 2931 7866-311 thilo.wagner@wald-und-holz.nrw.de Landesbetrieb Wald und Holz Nordrhein-Westfalen - Forstliches Bildungszentrum für Waldarbeit und Forsttechnik Alter Holzweg 93 59755 Arnsberg | ||
| 01.01.2020 | 31.12.2021 | 2219NR289 | Die nächste Generation an Holzgas-KWK-Anlagen: ein höheres Level an technischer Verfügbarkeit und Kundenservice - Akronym: NawaroEnergy | Im Fokus des Projektes steht die Weiterentwicklung von Holzgas-KWK-Anlagen. Diese finden ihre Anwendung vorwiegend im ländlichen Raum bei Betrieben der Holzbearbeitung, Nahwärmeversorgung und Landwirtschaft mit Tierzucht. Unser Ziel ist, dass auch in Zukunft eine effiziente und umweltschonende Ressourcennutzung, einschließlich der Vermeidung von Treibhausgasen (CO2) bei der nachhaltigen Produktion von Strom- und Wärmeenergie gewährleistet ist. Die Schwerpunkte der angestrebten F&E-Maßnahmen liegen in der Anlagenrobustheit, - steuerung sowie in der Wartung und im Betrieb der Anlagen. Die Anlagenrobustheit wird durch die Reduktion von brennstoffbedingten Schwankungen sowie der Optimierung des Komponenteneinbaus in der zentralen Steuerungseinrichtung erreicht. Um die Last der sicheren Betriebsführung vom betreibenden Personal in die eigentliche Anlage zu bringen, erfolgt die Weiterentwicklung der Steuerung zur intelligenten Vollautomatisierung. Der Service wird im Bereich der vorausschauenden Wartung und Instandhaltung weiterentwickelt. Dabei gilt es, mittels Big Data- Verfahren übergeordnete Steuerungsalgorithmen abzuleiten, um daraus mittels KI-Elementen Wartungseinsätze intelligent und dynamisch zu planen und sie ressourcenschonender auszuführen. Auf dieser Grundlage soll die Anlagenverfügbarkeit als Ganzes bei gleichzeitig geringeren Betriebskosten gesteigert werden. | Ein Teil der resultierenden Verbesserungsmaßnahmen ist zum jetzigen Zeitpunkt Serienstand und wurde zudem bereits bei einigen Bestandsanlagen nachgerüstet. Die übrigen Maßnahmen werden im ersten Quar-tal 2022 in die Serie überführt werden. Einzelne Aufgabenstellungen werden nach dem Vorhaben durch zusätzlichen F&E-Einsatz bei Burkhardt weiter bearbeitet. Hierzu ist vor allem die automatische Erkennung kritischer Anlagenzustände über KI-Elemente, z.B. Machine Learning, zu nennen. Diese Methodik wurde u.a. zur Erfassung des Zustands der Wirbelschicht im Gasreaktor angewendet. Das Ziel, die Wirbelschicht im Gasreaktor zuverlässig zu klassifi-zieren, wurde erreicht. In einem Folgeprojekt wird der Aufbau der Vorrichtung zur Datenerfassung (Kamera) so weiterentwickelt werden, dass er für den Dauerbetrieb geeignet ist. Hierfür gibt es bereits erste Lösungs-ansätze, welche nach Abschluss des Vorhabens umgesetzt werden. Es werden bei Burkhardt mehrere in-terne Entwicklungsprojekte folgen, die auf der durch das Vorhaben geschaffenen Wissensbasis aufbauen werden. Durch die Anwendung der gewonnen Erkenntnisse können weitere Entwicklungsschritte realisiert werden. | Dipl. Ing. FH Holger Burkhardt Tel.: +49 9185 9401-720 h.burkhardt@burkhardt-gmbh.de Burkhardt GmbH (Mühlhausen) Kreutweg 2 92360 Mühlhausen | X |
| 01.06.2021 | 30.09.2024 | 2220HV063A | Verbundvorhaben: Entwicklung von automatisierten (digitalen) Bilderkennungssystemen zur Holzartenbestimmung mittels künstlicher Intelligenz; Teilvorhaben 1: Holzanatomie - Akronym: KI_Wood-ID | Die Anforderungen an eine zweifelsfreie Bestimmung von international gehandelten Holzprodukten zur Eingrenzung des illegalen Holzeinschlags haben mit Inkrafttreten der Europäischen Holzhandelsverordnung (EUTR) und den CITES-Listungen in den letzten Jahren stark zugenommen. Die Entwicklung von Bilderkennungssystemen mittels künstlicher Intelligenz (KI) zur automatisierten Holzartenbestimmung liefert hierfür einen innovativen Beitrag, um insgesamt den Handel mit legalen Rohstoffen und den Verbraucherschutz zu stärken. Diese Ressortforschungsaufgabe ist von erheblichem Bundesinteresse für die Durchführung der gesetzlichen Kontrollen durch die zuständige Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) und die lokalen Umweltbehörden. Die große Bedeutung dieser Zielsetzung, insbesondere für die eindeutige Bestimmung der verwendeten Holzarten in Papier und Papierprodukten, die in einem Umfang von ca. 12 Mio. Tonnen jährlich nach Deutschland eingeführt werden, dokumentiert sich in den stark zunehmenden Anfragen und Prüfaufträgen an das Thünen-Kompetenzzentrum Holzherkünfte. Seit Inkrafttreten der EUTR im März 2013 haben die Prüfaufträge aus den Bereichen der Handelsunternehmen und Behörden um 370 % zugenommen. Die anatomische Bestimmung der Holzprodukte erfolgt auf der Basis mikroskopischer Schnittpräparate und Mazerate, die lichtmikroskopisch analysiert werden. Die eindeutige Erkennung und Abgrenzung der charakteristischen Strukturmerkmale erfordert eine fundierte wissenschaftliche Expertise und Zugang zu belegten Referenzpräparaten. Da diese international nur an wenigen Forschungseinrichtungen zur Verfügung stehen, sehen wir in der Entwicklung von automatisierten Bilderkennungssystemen eine sehr wichtige und dringend nachgefragte Forschungsaufgabe, um die stark zunehmenden Anfragen auf dem Gebiet der Holzartenbestimmungen bearbeiten und gleichzeitig praktische Systeme für weitere wissenschaftliche Einrichtungen oder akkreditierte Prüflabore bereitstellen zu können. | Dr. Andrea Olbrich Tel.: +49 40 73962-447 andrea.olbrich@thuenen.de Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Holzforschung Leuschnerstr. 91 c 21031 Hamburg | ||
| 01.07.2021 | 30.06.2024 | 2220NR095A | Verbundvorhaben: Sachdatenbasierte Entwicklung einer mobilen App zur Stärkung von Waldbesitzeransprache und Beratung im Kleinprivatwald auf der Basis von Fernerkundungs- und Geodaten; Teilvorhaben 1: Geodatenmanagement und App-Entwicklung - Akronym: WaldKlick | Das Projekt wird unter Durchführung der drei teilhabenden Partner FeLis, UNIQUE und KWF über 8 Arbeitspakete (APs) ausgerollt. AP1 – Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit – umfasst die Realisierung von Projekttreffen sowie die interne und externe Kommunikation unter intensiver Nutzung von Presse und (Fach)Medien zur Etablierung des Außenauftritts. AP2 – Analyse und Konzeption – fokussiert die Analyse bestehender Ansätze zur Aktivierung und Einbindung von Kleinprivatwaldbesitzern in das Projekt. Daraus entwickelte Vorstufen zu Mock-ups und User Stories bilden die Grundlage für die Konzeption und agile Entwicklung der App. AP3 – Datenschutz – gewährleistet, dass die neu erhobenen Daten den geltenden Bestimmungen (z.B. DSGVO) nach verarbeitet werden. Der Fokus wird dabei auf das Prinzip der Datensparsamkeit gelegt. AP4 – Geodatenmanagement – befasst sich mit der Beschaffung, Vorhaltung und Bereitstellung der für WaldKlick identifizierten Geodaten und Fachdaten. AP5 – Visualisierung und App-Entwicklung - beinhaltet die Entwicklung der beiden Schnittstellen zum Waldbesitzer – zum einen über eine App und zum anderen über eine Webpräsenz (Homepage) mit nahezu identischen Funktionalitäten. AP6 – Entwicklung der Web Processing Dienste (WPS) – bearbeitet die in AP4 identifizierten und katalogisierten Daten inhaltlich in Pre- und Postprocessing-Ketten: durch so genannte web services werden von der App ausgelöste Anfragen nach Daten oder Prozessierungsschritten auf inhaltlicher und technischer Ebene beantwortet. Mit dem in AP7 parallel zum Programmierungsfortschritt entwickelten zweistufigen Geschäftsmodell soll eine Anschlussfinanzierung und der Betrieb der App nach Projektabschluss sichergestellt werden. AP8 schließlich – Außenkommunikation und Verstetigung – sichert über Vernetzungsstrategien bzw. Verstetigungskonzepte und Produkttests die langfristige Nutzung der "WaldKlick"-App durch KleinprivatwaldbesitzernInnen bzw. seine dauerhafte technische Aktualität. | Prof. Dr. Barbara Koch Tel.: +49 761 203-3694 barbara.koch@felis.uni-freiburg.de Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Fahnenbergplatz 79098 Freiburg im Breisgau | ||
| 01.10.2021 | 30.09.2024 | 2220NR254A | Verbundvorhaben: Spezifikation, Entwicklung und praktische Erprobung neuer, auf Wald und Holz 4.0-Konzepten beruhender Ansätze für eine intelligente und vollintegrierte Holzernte; Teilvorhaben 1: Entwicklung von Architektur und Schablonen Digitaler Zwillinge und Mensch-Maschine-Schnittstellen - Akronym: SmartForestry | Smart Forestry entwickelt neue, auf Wald und Holz 4.0-Konzepten beruhende Ansätze für eine intelligente und vollintegrierte Holzernte. Smart Forestry vernetzt alle Akteure entlang der Wertschöpfungskette der Holzernte von der Einschlagsplanung bis zur Anlieferung beim Abnehmer und überführt diese Kette in situationsspezifisch frei konfigurierbare Wertschöpfungsnetzwerke. Grundlage sind Digitale Zwillinge, die alle beteiligten Assets vom Wald über Forstmaschinen und handgeführten Geräten bis zu Softwaresystemen von Waldbesitzern, Unternehmern und Abnehmern sowie Softwarediensten repräsentieren und in einem übergreifenden Internet der Dinge, Dienste und Personen zusammenfassen. Digitale Zwillinge werden zu Knoten dieses Netzwerks und zum Mediator zwischen Wald, Maschinen und Menschen. Unter Anwendung von Industrie 4.0-Prinzipien agieren die Akteure dabei gleichberechtigt und auf "Augenhöhe". Alle eingesetzten Technologien sind von Grund auf darauf ausgerichtet, den Datenschutz und die Informations- bzw. Datensicherheit über den gesamten Prozess zu gewährleisten. Allen Digitalen Zwillingen stehen stets alle relevanten Informationen zur Planung, Durchführung, Auswertung, Unterstützung und Optimierung einzelner Prozessschritte zur Verfügung. Die Arbeiten in SmartForestry reichen von der Spezifikation des Gesamtprozesses, dem Festlegen der Architektur, der IT-technischen Abbildung des Gesamtprozesses durch Digitale Zwillinge und deren Orchestrierung bis zur konkreten Umsetzung in Referenzszenarien. Maßgebliche Akteure der Holzernte und die direkte prototypische Integration und Evaluation der durchgeführten Entwicklungen in deren Prozesse sichern die Anwendungsnähe und zeigen das betriebliche Potenzial und die Relevanz. Smart Forestry hebt damit den entscheidenden, branchenbedeutsamen Prozess der "Holzerntekette" auf eine neue Stufe von Digitalisierung, Vernetzung und Prozessautomatisierung und demonstriert dies praktisch. | Prof. Dr.-Ing. Jürgen Roßmann Tel.: +49 241 80-26101 rossmann@mmi.rwth-aachen.de Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Institut für Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) Ahornstr. 55 52074 Aachen |